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《獅子王》電影中的植物(上):辛巴家鄉的稀樹草原

活躍星系核_96
・2019/11/19 ・1255字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 473 ・五年級

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  • 文/鄭仲良(辜嚴倬雲植物保種中心蒐藏經理)
    圖/江勻楷

二○一九年華特迪士尼公司將一九九四年的舊作《獅子王》(The Lion King) 重新翻拍,以電腦繪圖的方式將畫面擬真化,推出擬真版的《獅子王》電影。新版獅子王中除了動物擬真相當轟動外,細膩的迪士尼公司連背景營造也不馬虎,製作組在各個場景中加入了各種非洲野生植物,讓畫面看起來相當貼近現實中的非洲大陸。

草原大樹旋莢金合歡

旋莢金合歡(左)與非洲棕櫚(右)。圖/江勻楷

主角辛巴和家族生活的草原,很明顯是以非洲地區的熱帶稀樹草原 (Savanna) 為原型。在這場景中我們可以看到兩種非洲常見的大型樹木,其中一就是旋莢金合歡 (Vachellia tortilis)。

旋莢金合歡是熱帶非洲稀樹草原上分布相當廣泛的豆科植物。旋莢金合歡的樹形就像是一把大傘,在草原中相當顯眼,它也是許多人一提起非洲草原,腦海中就會浮現的植物。

旋莢金合歡的葉片和幼嫩果實是當地各種大型草食動物的主食,在電影中就有一段長頸鹿啃食它葉片的畫面;木材堅韌結實的特性,也讓它成為知名木材樹種,被許多當地居民拿來製作家具。。

非洲棕櫚一身是寶

非洲棕櫚 (Hyphaene compressa) 是草原場景中出現的另一種樹木。它是是東非地區的棕櫚科植物,與我們吃的椰子是親戚。

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大多數的棕櫚科植物,外型就如同我們對椰子的印象,都只有一個不分支的主幹,但是非洲棕櫚的主幹卻會發育出非常多分支,外觀看起來格外奇特。

非洲棕櫚的用途相當多樣,果實可以食用,葉片可用來編織斗笠、木材可用來構築圍籬,連莖部的汁液都可以用來釀酒,堪稱一身是寶,也難怪深受當地居民喜愛了。

園藝界女王南非罌粟

南非罌粟。圖/江勻楷

在辛巴於花叢中嬉戲的橋段,可以看到一種開著碩大橘紅色花朵的植物,它是南非罌粟(Papaver aculeatum)。廣泛分布在南非內陸的南非罌粟,和醫學上提煉止痛藥的罌粟同屬罌粟科,它也是南半球唯一的罌粟科植物。

雖然南非罌粟沒辦法從果實中提煉出止痛藥,但南非罌粟美麗的花朵讓它在園藝界闖出一片天,成為相當受歡迎的園藝植物。

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猢猻木聳立綠洲

猢猻木。圖/江勻楷

山魈拉菲奇在草原上住的巨大樹木,是一株猢猻木 (Adansonia digitata)。猢猻木又稱為猴麵包樹,是熱帶東非的草原或荒地上,相當常見的錦葵科植物。

或許有些讀者是從《小王子》認識猢猻木,它肥碩的樹幹能儲存水分,度過旱季,而非洲象也會在旱季咀嚼它的樹皮、莖幹組織以獲取水分。

猢猻木的果實也是許多野生動物的主食,電影中也有演出拉菲奇吃果實的一幕。雖然拉菲奇所吃的果實水分含量多,但現實中猢猻木成熟果實果肉卻十分乾燥;我們只能推測,或許電影製作組在這個細節稍稍作了一些改編吧。

除此之外,電影中還有另一個主要場景,就是疣豬彭彭和狐獴丁滿居住的山谷樂園,來和我們一起探索:《獅子王》電影中的植物(下):彭彭與丁滿的花草樂園

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本文授權轉載自2019 年 10 月 14 日 「國語日報科學版

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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《獅子王》電影中的植物(下):彭彭與丁滿的花草樂園
活躍星系核_96
・2019/11/20 ・1222字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

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  • 文/鄭仲良(辜嚴倬雲植物保種中心蒐藏經理)
    圖/江勻楷

在上一篇(《獅子王》電影中的植物(上):辛巴家鄉的稀樹草原)中,介紹了辛巴居住的稀樹草原外。除此之外,電影中還有另一個主要場景,就是疣豬彭彭和狐獴丁滿居住的山谷樂園。在這裡可以看到幾種奇特的非洲植物,比如下面登場的巨山梗菜就是其中之一。

一期一會 巨山梗菜

巨山梗菜。圖/江勻楷

巨山梗菜 (Lobelia deckenii) 是東非高海拔山區的桔梗科植物,生長在潮濕涼爽的山谷或是多岩石的荒地,如非洲第一高峰吉力馬札羅山就是它的主要分布區域。

巨山梗菜頂端巨大壯觀的圓柱型結構,是許多小花集合而成的花序:它一生中只開花結果一次,產生種子後就枯萎。不過也不必為它們擔心,棲地中的巨山梗菜會彼此錯開開花時間,這樣即使某棵植株沒有順利結出果實,還有其他棵植株可以開花結果,降低族群後繼無「菜」的風險。

牛步增高 吉力馬札羅千里木

吉力馬札羅千里木。圖/江勻楷

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山谷樂園中出現的另一種樹木是吉力馬札羅千里木 (Dendrosenecio kilimanjari),可別看它動輒兩三樓高,分類學上可與觀賞用的菊花是近親呢!

吉力馬札羅千里木生長在東非高海拔山區雲霧繚繞的山谷中,粗壯且分支眾多的木質莖,配上頂端茂盛的葉叢,讓它看起來就像個大燭臺似的。

不過蠟燭燒得快,吉力馬札羅千里木卻是長得非常緩慢,每年僅能增加數公分的高度。所以我們看到聳立在非洲野地中的吉力馬札羅千里木,每一株的年紀可能都超過數百年以上了。

園藝好物 紅花夕鳶尾

紅花夕鳶尾 。圖/江勻楷

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電影中有一幕是丁滿握著一朵盛開的紅花,它正是紅花夕鳶尾 (Hesperantha coccinea)。外形與百合花相似的紅花夕鳶尾,與我們常見的鳶尾花同樣都是鳶尾科的植物。

紅花夕鳶尾花色鮮紅、花形美觀,又不難栽培,因此被園藝家引介為庭園植物,可說是小有名氣。

葉花相襯 彩色木百合

彩色木百合。圖/江勻楷

在彭彭和丁滿向辛巴介紹山谷樂園時,可以在懸崖邊看到一種閃著銀光的灌木,它是彩色木百合 (Leucadendron tinctum)。彩色木百合和經常當作零食的澳洲堅果,都是山龍眼科家族的成員。

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當彩色木百合開花時,枝條頂端會發育出像松果一樣的花序,此時花序附近的葉片會轉變成黃色或紅色,十分賞心悅目。

將彩色木百合切下來帶有花的枝條插在水裡後,還能維持一段時間不凋謝,也因此彩色木百合成為非常受歡迎的切花植物呵!

植物雖然不會發出聲響,也沒有引人注目的動作表現,但卻是生活中不可或缺的元素之一。在許多電影中,用心的製作組都會考據眼前的場景,在大自然中對應到什麼棲地,進而搭配上合適的植物,為畫面增添幾分寫實感。下次看電影時不妨也細心留意,也是另一種趣味呵!

本文授權轉載自2019 年 10 月 12 日 「國語日報科學版

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你所不知道的獅子王(3):辛巴成長過程中,真的會遇見這些動物嗎?
郭 宜蓁
・2019/07/16 ・1005字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 467 ・五年級

看完〈你所不知道的獅子王之童年大崩壞(2)〉,在獅子王故事當中,辛巴一出生身邊就圍繞著拉菲奇還有沙祖這些重要角色,牠們是哪種動物?和獅子到底是什麼關係?

山魈:離家很遠的薩滿拉菲奇

在電影中把辛巴舉高高的就是山魈唷。圖/IMDb

山魈 (Mandrillus sphinx) 是世界上最大的猴,臉上的鮮豔色彩是牠廣為人知的特徵,也是母山魈評判牠是不是好伴侶的標準,愈鮮明的臉部、臀部與外陰顏色,對應的是愈崇高的雄性社會地位。天敵是豹,但由於成年山魈也是很兇猛的,豹也不會親易招惹成年山魈。

在獅子王,身為智者的山魈,棲息在熱帶雨林中,看到這裡是不是就覺得有點奇怪?獅子王故事大多發生在非洲草原中,怎麼住在熱帶雨林中的山魈會處現在非洲草原呢?拉菲奇你其實離家出走很遠了對吧?

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黃嘴犀鳥:沙祖吃飯就像特技

圖/IMDb

在電影中出現的沙祖是 黃嘴犀鳥 (Tockus leucomelas),主要分布於非洲南部相對乾燥的環境中,最廣為人知的特質就是牠大大的鳥喙。但對牠們來說,有這樣的鳥喙是很沉重的,牠們的頸椎第二與第三節之間必須密合,才能讓身體撐起這種重量。更多關於犀鳥的介紹,請看到這〈犀鳥舌頭太短只能把食物甩進嘴裡,原來《獅子王》裡的沙祖這樣吃飯—《非凡物種》

黃嘴犀鳥生存的環境與獅子王故事中的草原雖然相距不遠,現實中黃嘴犀鳥的分布區域和歷史中獅子分布區域也有重合,但由於人類的捕獵與環境開發,獅子的棲息地越來越少,要像電影中見面的機會也越來越少了。

讀到這裡,童年的幻想可能都被破壞殆盡了,雖然電影和現實有不少的差異,但是朋友之間建立的革命情感是很相似,而且無可取代的。7/17 讓我們再一次進到電影中,和辛巴一起在非洲草原奔跑吧!

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系列文章:

  1. 你所不知道的獅子王(1):獅群篡位稀鬆平常?鬣狗根本雌雄難辨?
  2. 你所不知道的獅子王(2):彭彭丁滿真的能跟辛巴成為好朋友嗎?
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郭 宜蓁
11 篇文章 ・ 0 位粉絲
輔大心理系畢業,面對未知世界,選擇用科學方式碰觸、感受,再用內化後的框架去結構、詮釋所感知的世界。